מדעני תחום הננו-פוטוניקה של המרכז לטכנולוגיות קוונטיות של אוניברסיטת מוסקבה ערכו מחקר השוואתי על השפעת הפירוליזה על אובייקטים מוצקים בגודל של עשרות מיקרומטר, שהודפסו באמצעות טכנולוגיית ליטוגרפיה בלייזר דו-פוטונית משלושה פוטוריסטים זמינים מסחרית. זה יעזור ליצור מבנים מיקרו-ננו עמידים ואמינים בכל צורה ולכל מטרה כמעט.
ליטוגרפיה לייזר דו-פוטונית (DLL) היא אחד הכיוונים העיקריים בפיתוח טכנולוגיות תוסף המשמשות ליצירת מיקרו ופריטים ננומטריים. יתרונו ללא ספק הוא היכולת ליצור מבנים כמעט בכל תצורה תלת מימדית, שניתן להשתמש בהם ליצירת גבישים פוטוניים, מדריכי גל, מכשירים מכניים שונים, כמו גם מכשירים לעיבוד ואחסון מידע.
עם זאת, למרות ההזדמנויות המעולות הטכנולוגיה הזו, היא מכילה גם מגבלות משמעותיות. בחירת החומרים בעת שימוש ב- DLL מוגבלת לפוטוריסטים - חומרים רגישים לפולימר. בשל שקיפות הפולימרים בטווח הגלוי, העדר מוליכות חשמלית, תכונות מכניות בינוניות ויציבות חום וקרינה נמוכה, היישום המעשי של קונסטרוקציות שנוצרו בעזרת DLL נשאר מוגבל. ניתן להתגבר על כמה מהמגבלות הקיימות על ידי עיבוד לאחר של מבני DLL.
אחת השיטות המבטיחות לאחר העיבוד נקראת פירוליזה, המספקת בו זמנית גם עליה ברזולוציה וגם הכנסת פונקציות חדשות. בפרט, חומרים פירוליזיים הראו יציבות תרמית וקרינה גבוהה יחד עם חוזק מכני מוגבר. DLL ואחריו פירוליזה כבר בשימוש מוצלח להשגת ננו-אלקטרודות פחמן לחיפוש נוירוטרנסמיטר, טיפים מיוחדים למיקרוסקופיית כוח אטומי, גבישים פוטוניים בטווח הגלוי וחומרים מטא-חומרים מכניים חזקים במיוחד.
פירוליזה גם משפרת את הרזולוציה של שיטת ה- DLL, שכן המבנים הפירוליזיים הראו הצטמקות משמעותית בהשוואה לגודל המקורי. עם זאת, הצטמקות מבנים פירוליזיים מחמירה את בעיית ההידבקות של המבנה למצע, המתעוררת כבר בשלב ה- DLL. לבעיות אלו יש חשיבות מעשית רבה, אך עד כה לא נערכו מחקרים ממצאים בנושאים אלה. בינתיים, הערכה נכונה של הפחתת גודל האלמנטים ובכלל, הערכה מקיפה של השפעת הפירוליזה על מבני DLL היא הכרחית בהחלט אם המשימה היא להשיג מיקרו -מכשירים בדיוק גבוה.
מדענים מתחום הננו -הפוטוניקה של המרכז לטכנולוגיות קוונטיות של אוניברסיטת מוסקבה הציבו לעצמם את המשימה לערוך מחקר השוואתי על השפעת הפירוליזה על אובייקטים מוצקים בגודל של עשרות מיקרומטר, המודפסים בטכנולוגיית ה- DLL משלושה פוטוריסטים זמינים מסחרית: לחלוטין אורגני IP-Dip ו- OrmoComp אורגני-אנאורגני ו- SZ2080. עבור טמפרטורות חישול של 450 ו -690 מעלות צלזיוס באווירת ארגון, הוערכו שינויים בגודל, בהרכב הכימי ובהדבקות במצע של פרוסות הסיליקון.
במאמר שפורסם בכתב העת Optical Material Express אישרו מדעני CCT כי הצטמקות המבנה נקבעת על פי סוג הפוטורס, כמו גם על ידי טמפרטורת הפירוליזה, האטמוספירה והגיאומטריה של המבנה. אם לוקחים בחשבון את התנהגותו של פוטורסיסט מסוים לאחר עיבוד לאחר פירוליזה, ניתן להשיג תוצאות אופטימליות העומדות במלואן במשימות שנקבעו, וליצור מיקרו-ננו-מבנים עמידים ואמינים בעלי צורה שרירותית וכמעט לכל מטרה.
ההשוואה הראתה שטמפרטורות גבוהות יותר מובילות לירידה רבה יותר. המבנים מ- IP-Dip לאחר חישול הופכים לפחמן זכוכית, בעוד שהפוטורסיסטים אורמוקומפ ו- SZ2080 המכילים אורגני משתנים לזכוכית בעת חישול. מבני ה- Ip-Dip מציגים גם את הצטמקות הגבוהה ביותר של הפוטורסיסט הנבחר. לפיכך, ניתן להשתמש ב- DLL ולאחריו פירוליזה של הפוטורסיסט Ip-Dip ליצירת מבני פחמן מוליכים מוליכים.
OrmoComp שימושית ליצירת מערכים מסודרים של אלמנטים אופטיים שעשויים להיות מבוקשים על מקורות רנטגן. בתורו, מבנים העשויים מ- photoresist SZ2080 מנותקים לעתים קרובות מן המצע במהלך פירוליזה, הנוח לייצור מבנים בודדים, אשר לאחר מכן יש להעבירם למדיום אחר. ניתן להשתמש בנתונים המתקבלים עוד יותר בעת שימוש בטכנולוגיית הפירוליזה כשיטה סטנדרטית למבנים שלאחר עיבוד שנוצרו באמצעות טכנולוגיית ה- DLL, וישמשו את הפיתוח הפעיל של סוג זה של עיבוד לאחר, מציינים המדענים.